JP3787197B2 - シェーディング補正方法およびその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフィルムに記録された画像をラインセンサによって読み取るフィルムスキャナ等に設けられるシェーディング補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来フィルムスキャナ等において、読取対象を照明する光源の照明むら等の影響を除去するため、ラインセンサからの出力データに対してシェーディング補正が行われている。このシェーディング補正時にラインセンサの出力が飽和すると、正確なシェーディング補正を行うことができない。そこで、特公平８−２８７９３号公報に開示されたシェーディング補正装置では、読取対象を照明する光源の光量を制限したり、あるいはラインセンサに対して読取対象上の画像を結像させるスキャナ光学系の絞りを変化させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような方法をとると、光源の光量に従って照明むらが変化するためにシェーディング補正の精度が落ちる。そこで照明むらの変化量を少なくするため、ラインセンサの電荷蓄積時間を短くすることも可能であるが、これに伴って、暗時出力電圧（光源を消灯した状態におけるラインセンサの出力電圧）が変化し、またラインセンサの出力電圧に含まれるオフセット量の影響があるため、シェーディング補正を高精度に行うことは困難である。
【０００４】
本発明は、シェーディング補正を高精度に行うことができるシェーディング補正装置を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のシェーディング補正装置は、光源を消灯し、第１の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第１の黒歪データを検出する手段と、読取対象が存在しない状態で光源を点灯し、第１の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって白歪データを検出する手段と、第１の黒歪データと白歪データに基づいて各画素位置毎に補正係数を求める補正係数算出手段と、光源を消灯し、第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第２の黒歪データを検出する手段と、読取対象が存在する状態で光源を点灯し、第２の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって画素データを検出する手段と、この検出手段によって得られた画素データ、第２の黒歪データおよび補正係数に基づいて正規化データを求める正規化データ算出手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
補正係数算出手段は、好ましくは、白歪データと第１の黒歪データの差の最大値を、各画素位置における白歪データと第１の黒歪データの差で割ることにより、補正係数を求める。
【０００７】
正規化データ算出手段は、好ましくは、画素データと第２の黒歪データの差に補正係数を乗じることによって正規化データを求める。
【０００８】
本発明に係る第２のシェーディング補正装置は、光源を消灯した状態で第１の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第１の黒歪データを検出する手段と、光源を消灯した状態で、第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第２の黒歪データを検出する手段と、第１および第２の黒歪データに基づいて、画素データに対してシェーディング補正を行う手段とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
第１および第２の黒歪データは、ラインセンサによって得られる各画素データ毎に求められることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るシェーディング補正方法は、光源により読取対象を照明した状態で、この読取対象に記録された画像をラインセンサによって読み取る画像読取装置に設けられ、ラインセンサによって読み取られた画素データに対してシェーディング補正を行う方法であって、
光源を消灯し、第１の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第１の黒歪データを検出するステップと、読取対象が存在しない状態で光源を点灯し、第１の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって白歪データを検出するステップと、第１の黒歪データと白歪データに基づいて各画素位置毎に補正係数を求める補正係数算出ステップと、光源を消灯し、第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって第２の黒歪データを検出するステップと、読取対象が存在する状態で光源を点灯し、第２の蓄積時間、ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって画素データを検出するステップと、この検出ステップによって得られた画素データ、第２の黒歪データおよび補正係数に基づいて正規化データを求める正規化データ算出ステップとを備えたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態であるシェーディング補正装置を有する画像読取装置を示すブロック図である。
【００１２】
被読取原稿（読取対象）Ｍは透過原稿であり、図示しないフィルムホルダに保持されて光源１１と結像レンズ１２の間に配置され、原稿移送機構１０によって矢印Ａ方向すなわち結像レンズ１２の光軸に垂直な方向に間欠的に移送される。結像レンズ１２の後方には、ラインセンサ１３が設けられている。光源１１から出力された光は被読取原稿Ｍを透過し、これにより被読取原稿Ｍに記録されている画像は結像レンズ１２によってラインセンサ１３の結像面上に結像される。すなわち光源１１により被読取原稿Ｍを照明した状態で、被読取原稿Ｍが間欠的に移送され、原稿移送駆動機構１０が停止している間に１ライン（主走査線）分の画像がラインセンサ１３によって読み取られる。結像レンズ１２内に絞りを設けることは必須ではないが、光量調整等のために設けてもよい。
【００１３】
光源１１の点灯と消灯は光源駆動回路１４によって、またラインセンサ１３による画像の検出動作はラインセンサ駆動回路１５によって制御される。原稿移送機構１０、光源駆動回路１４およびラインセンサ駆動回路１５はシステムコントロール回路２０から出力される指令信号に従って動作する。なおシステムコントロール回路２０では、ホルダセンサ１６によってフィルムホルダの有無を検出することにより、被読取原稿Ｍが画像読取装置にセットされているか否かが検出される。
【００１４】
ラインセンサ１３から読み出された画素データはアンプ２１により増幅され、Ａ／Ｄ変換器２２によってデジタル信号に変換される。デジタルの画素データは、画像処理回路２３においてシェーディング補正およびガンマ補正等の処理を施された後、メモリ２４に一旦格納される。この画素データはメモリ２４から読み出され、所定の演算処理を施される。そして画素データは、インターフェース回路２５において所定のフォーマットに従った信号に変換され、出力端子２６を介して外部のコンピュータ等に出力される。画像処理回路２３とインターフェース回路２５は、システムコントロール回路２０により制御される。
【００１５】
図２および図３を参照してシェーディング補正を説明する。
これらの図において横軸はラインセンサ１３の長手方向に沿った画素位置を示し、縦軸はラインセンサ出力値を示している。
【００１６】
図２は、被読取原稿Ｍが存在しない状態で、ラインセンサ１３において第１の蓄積時間だけ電荷を蓄積することによって検出される白歪データＷと第１の黒歪データＢ１の例を示している。白歪データＷは光源１１を点灯した状態で検出され、第１の黒歪データＢ１は光源１１を消灯した状態で検出される。これらの白歪データＷと第１の黒歪データＢ１は、ラインセンサ１３によって得られる各画素データＰ（図３参照）毎に求められる。第１の蓄積時間は、ラインセンサ１３によって白歪データＷを検出する際に、ラインセンサ１３の出力信号が飽和することのない適当な時間である。
【００１７】
図２に示すように白歪データＷと第１の黒歪データＢ１は、読取原稿Ｍが存在しないにもかかわらず、光源１１の照明むら、ラインセンサ１３の出力特性等のため、画素位置によって変化している。また白歪データＷと第１の黒歪データＢ１には、それぞれオフセット量Ｆ１が含まれており、このオフセット量Ｆ１は画素位置にかかわらず略一定である。したがってオフセット量Ｆ１は、白歪データＷから第１の黒歪データＢ１を引くことにより消去される。
【００１８】
図２の例において、白歪データＷと第１の黒歪データＢ１の差は、（ｎ＋４）番目の画素において最大となっており、この最大値ＤＭは、
ＤＭ＝２００−９＝１９１
である。照明むら等の影響を示す補正係数Ｋは、最大値ＤＭを、各画素位置における白歪データＷと第１の黒歪データＢ１の差で割ることにより求められる。すなわち補正係数Ｋは、
Ｋ＝ＤＭ／（Ｗ−Ｂ１） ・・・（１）
であり、例えば（ｎ＋１）番目の画素では、
Ｋ＝１９１／（１６５−６）＝１．２０
である。
【００１９】
図３は、被読取原稿Ｍが存在する状態で、ラインセンサ１３において第２の蓄積時間だけ電荷を蓄積することによって検出される画素データＰと第２の黒歪データＢ２の例を示している。画素データＰは光源１１を点灯した状態で検出され、第２の黒歪データＢ２は光源１１を消灯した状態で検出される。第２の黒歪データＢ２は、ラインセンサ１３によって実際に読み取りを行う際の電荷蓄積時間に蓄積される暗電流成分であり、この第２の黒歪データを用いてシェーディング補正を行うことにより、実際の電荷蓄積時間に生じるノイズも含めて除去される。第２の黒歪データＢ２は、白歪データＷおよび第１の黒歪データＢ１と同様に、各画素データＰ毎に求められる。第２の蓄積時間は、ラインセンサ１３によって画素データＰを検出する際に、ラインセンサ１３の出力信号が飽和することのない適当な時間であり、被読取原稿Ｍが存在するために第１の蓄積時間よりも長い。
【００２０】
画素データＰと第２の黒歪データＢ２は、読取原稿Ｍが存在しない場合と同様に、光源１１の照明むら等の影響を受け、画素データＰには読取原稿Ｍ上の画像以外のノイズが含まれている。また画素データＰと第２の黒歪データＢ２には、それぞれオフセット量Ｆ２が含まれており、このオフセット量Ｆ２は図２のオフセット量Ｆ１と略同じ値を有し、また画素位置にかかわらず略一定である。このオフセット量Ｆ２もオフセット量Ｆ１と同様に、画素データＰから第２の黒歪データＢ２を引くことにより消去される。
【００２１】
この画素データＰと第２の黒歪データＢ２の差ＤＰに補正係数Ｋを乗じることにより、照明むら、暗時出力電圧、およびラインセンサ１３の出力電圧に含まれるオフセット量の影響が除去された正規化データＮＰが得られる。すなわち正規化データＮＰは、
ＮＰ＝Ｋ×（Ｐ−Ｂ２） ・・・（２）
である。例えば（ｎ＋１）番目の画素では、
ＮＰ＝１．２０×（１６６−７）＝１９１
である。
【００２２】
図４は上述したシェーディング補正を実行するプログラムのフローチャートである。このプログラムはシステムコントロール回路２０の制御に従って、画像処理回路２３において実行される。また、このプログラムは本画像読取装置の電源をオン状態に定めることによって起動し、この起動時、本装置には被読取原稿はセットされていないものとする。
【００２３】
ステップ１０１では光源１１に対する消灯命令が出力され、光源１１が点灯していれば消灯される。ステップ１０２では、第１の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって、第１の黒歪データＢ１が検出される。ステップ１０３では光源１１が点灯され、ステップ１０４では、第１の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって、白歪データＷが検出される。すなわち白歪データＷと第１の黒歪データＢ１は被読取原稿がセットされない状態で検出され、これらのデータの量は１ライン（主走査線）分である。
【００２４】
ステップ１０５では光源１１が消灯され、ステップ１０６では（１）式に従って補正係数Ｋが算出される。ステップ１０７において、ホルダセンサ１６の出力信号に基づいて、被読取原稿Ｍが光源１１と結像レンズ１２の間の所定位置にセットされたことが確認されると、ステップ１０８が実行されて露出パラメータの値が読み込まれる。この露出パラメータは例えば、操作者が、この画像読取装置に接続されたコンピュータのディスプレイ装置の画面の内容に基づいてキーボードを操作することによって設定され、その画面には、例えば被読取原稿Ｍがネガフィルムであるかポジフィルムであるかによって入力されるべき露出パラメータが表示される。露出パラメータに応じて、第２の蓄積時間の長さが設定される。例えば、被読取原稿Ｍがネガフィルムである場合、ポジフィルムに比較して長い蓄積時間が設定される。
【００２５】
ステップ１１１では、第２の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって、第２の黒歪データＢ２が検出される。この第２の黒歪データＢ２の検出の間も原稿移送機構１０は駆動されず、したがって第２の黒歪データＢ２のデータ量も１ライン分である。
【００２６】
ステップ１１２では光源１１が点灯され、ステップ１１３では、ラインセンサ１３によって読み取られた主走査線の数を示すパラメータＬの初期値が１としてセットされる。
【００２７】
ステップ１１４では、第２の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって、１ライン分の画素データＰが検出される。ステップ１１５では、第２の黒歪データＢ２とステップ１１４において検出された画素データＰとに基づいて、（２）式に従って正規化データＮＰが求められる。ステップ１１６ではパラメータＬが１だけインクリメントされる。ステップ１１７では原稿移送駆動機構１０が駆動され、被読取原稿Ｍが所定量だけ移送される。ステップ１１８ではパラメータＬが最終ラインを越えたか否か、すなわちラインセンサ１３によって読み取るべき全ライン数を越えたか否かが判定される。パラメータＬが最終ラインを越えていないとき、ステップ１１４〜１１７が再び実行される。パラメータＬが最終ラインを越えているとき、ステップ１１９において光源１１が消灯され、このプログラムは終了する。
【００２８】
以上のように本実施形態では、光源１１を消灯した状態で、第１の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって第１の黒歪データＢ１を検出するとともに、第２の蓄積時間、ラインセンサ１３において電荷を蓄積することによって第２の黒歪データＢ２を検出し、これらの黒歪データＢ１、Ｂ２に基づいてシェーディング補正を行っている。このように、電荷の蓄積時間を変えて第１および第２の黒歪データＢ１、Ｂ２を検出し、また白歪データＷと第１の黒歪データＢ１の差および画素データＰと第２の黒歪データＢ２の差を用いて、正規化データＮＰを求めている。したがってラインセンサ１３の電荷蓄積時間を変えたことによる影響と、ラインセンサ１３の出力電圧に含まれるオフセット量の影響とを除去することができ、シェーディング補正の精度を向上させることができる。
【００２９】
なお本発明は、被読取原稿Ｍが反射原稿である画像読取装置でも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、シェーディング補正を高精度に行うことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるシェーディング補正装置を有する画像読取装置を示すブロック図である。
【図２】ラインセンサにおいて第１の蓄積時間だけ電荷を蓄積することによって検出される白歪データと第１の黒歪データの例を示す図である。
【図３】ラインセンサにおいて第２の蓄積時間だけ電荷を蓄積することによって検出される画素データと第２の黒歪データの例を示す図である。
【図４】シェーディング補正を実行するプログラムのフローチャートである。
【符号の説明】
１１ 光源
１３ ラインセンサ

Claims (5)

1. 光源により読取対象を照明した状態で、この読取対象に記録された画像をラインセンサによって読み取る画像読取装置に設けられ、前記ラインセンサによって読み取られた画素データに対してシェーディング補正を行う装置であって、
   前記光源を消灯し、第１の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって各画素の第１の黒歪データを検出する手段と、
   前記読取対象が存在しない状態で前記光源を点灯し、前記第１の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって前記各画素の白歪データを検出する手段と、
   前記第１の黒歪データと白歪データに基づいて各画素位置毎に補正係数を求める補正係数算出手段と、
   前記光源を消灯し、前記第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって前記各画素の第２の黒歪データを検出する手段と、
   前記読取対象が存在する状態で前記光源を点灯し、前記第２の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって読取対象画像の画素データを検出する手段と、
   この検出手段によって得られた画素データ、前記第２の黒歪データおよび補正係数に基づいて前記画素データの正規化データを求める正規化データ算出手段と
   を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。
2. 前記補正係数算出手段が、前記白歪データと第１の黒歪データの差の最大値を、各画素位置における前記白歪データと第１の黒歪データの差で割ることにより、前記補正係数を求めることを特徴とする請求項１に記載のシェーディング補正装置。
3. 前記正規化データ算出手段が、前記画素データと第２の黒歪データの差に前記補正係数を乗じることによって前記正規化データを求めることを特徴とする請求項１に記載のシェーディング補正装置。
4. 光源により読取対象を照明した状態で、この読取対象に記録された画像をラインセンサによって読み取る画像読取装置に設けられ、前記ラインセンサによって読み取られた画素データに対してシェーディング補正を行う装置であって、
   前記光源を消灯した状態で第１の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって各画素の第１の黒歪データを検出する手段と、
   前記光源を消灯した状態で、前記第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって前記各画素の第２の黒歪データを検出する手段と、
   前記第１および第２の黒歪データに基づいて、前記第２の蓄積時間に渡って検出された読取対象画像の画素データに対してシェーディング補正を行う手段と
   を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。
5. 光源により読取対象を照明した状態で、この読取対象に記録された画像をラインセンサによって読み取る画像読取装置に設けられ、前記ラインセンサによって読み取られた画素データに対してシェーディング補正を行う方法であって、
   前記光源を消灯し、第１の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって各画素の第１の黒歪データを検出するステップと、
   前記読取対象が存在しない状態で前記光源を点灯し、前記第１の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって前記各画素の白歪データを検出するステップと、
   前記第１の黒歪データと白歪データに基づいて各画素位置毎に補正係数を求める補正係数算出ステップと、
   前記光源を消灯し、前記第１の蓄積時間よりも長い第２の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって前記各画素の第２の黒歪データを検出するステップと、
   前記読取対象が存在する状態で前記光源を点灯し、前記第２の蓄積時間、前記ラインセンサにおいて電荷を蓄積することによって読取対象画像の画素データを検出するステップと、
   この検出ステップによって得られた画素データ、前記第２の黒歪データおよび補正係数に基づいて前記画素データの正規化データを求める正規化データ算出ステップと
   を備えたことを特徴とするシェーディング補正方法。

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